Wie das Abschrecken Stahl in der Metallbearbeitung härtet

Das Abschrecken ist ein schneller Weg, um Metall danach wieder auf Raumtemperatur zu bringen Wärmebehandlung um zu verhindern, dass der Abkühlungsprozess die Mikrostruktur des Metalls dramatisch verändert. Metallarbeiter tun dies, indem sie das heiße Metall in eine Flüssigkeit oder manchmal Druckluft legen. Die Wahl der Flüssigkeit oder der Druckluft wird als Medium bezeichnet.

Übliche Medien zum Abschrecken umfassen Spezialpolymere, Zwangsluftkonvektion, Süßwasser, Salzwasser und Öl. Wasser ist ein wirksames Medium, wenn der Stahl maximale Härte erreichen soll. Die Verwendung von Wasser kann jedoch zu Metallrissen oder Verzerrungen führen.

Wenn keine extreme Härte erforderlich ist, kann stattdessen Mineralöl, Walöl oder Baumwollsamenöl für den Abschreckprozess verwendet werden. Der Prozess des Löschens kann für diejenigen, die nicht damit vertraut sind, dramatisch aussehen. Während die Metallarbeiter das heiße Metall auf das gewählte Medium übertragen, steigt Dampf mit großem Volumen aus dem Metall auf.

Langsamere Abschreckraten geben thermodynamischen Kräften eine größere Möglichkeit, die Mikrostruktur zu ändern, und dies kann oft eine schlechte Sache sein, wenn diese Änderung der Mikrostruktur das Metall schwächt. Manchmal wird dieses Ergebnis bevorzugt, weshalb unterschiedliche Medien zum Löschen verwendet werden. Öl hat zum Beispiel eine Abschreckrate, die viel niedriger ist als die von Wasser. Das Abschrecken in einem flüssigen Medium erfordert das Rühren der Flüssigkeit um das Metallstück, um Dampf von der Oberfläche zu reduzieren. Dampftaschen können dem Abschreckprozess entgegenwirken, daher müssen sie vermieden werden.

Wird häufig zum Härten von Stählen verwendet, wobei das Wasser ab einer Temperatur über dem Wasser abgeschreckt wird austenitisch Die Temperatur führt dazu, dass Kohlenstoff in der austenitischen Leiste eingeschlossen wird. Dies führt zum harten und spröden martensitischen Stadium. Austenit bezieht sich auf Eisenlegierungen auf Gamma-Eisen-Basis, und Martensit ist eine harte kristalline Stahlstruktur.

Vergüteter Martensit aus Stahl ist sehr spröde und beansprucht. Infolgedessen wird abgeschreckter Stahl typischerweise einem Anlassprozess unterzogen. Dies beinhaltet das Wiedererhitzen des Metalls auf eine Temperatur unterhalb eines kritischen Punktes und das anschließende Abkühlen an der Luft.

In der Regel Stahl wird anschließend in Öl, Salz, Bleibädern oder Öfen mit von Ventilatoren umgewälzter Luft getempert, um einen Teil der Luft wiederherzustellen Duktilität (Fähigkeit, Zugspannungen standzuhalten) und Zähigkeit verloren durch Umwandlung in Martensit. Nachdem das Metall angelassen ist, wird es je nach den Umständen schnell, langsam oder gar nicht abgekühlt, insbesondere ob das betreffende Metall anfällig für Sprödigkeit nach dem Anlassen ist.

Zusätzlich zu den Martensit- und Austenit-Temperaturen umfasst die Wärmebehandlung von Metall die Ferrit-, Perlit-, Zementit- und Bainit-Temperaturen. Die Delta-Ferrit-Umwandlung tritt auf, wenn das Eisen zu einer Hochtemperaturform von Eisen erhitzt wird. Gemäß Das Schweißinstitut in Großbritannien bildet es sich "beim Abkühlen niedriger Kohlenstoffkonzentrationen in Eisen-Kohlenstoff-Legierungen aus dem flüssigen Zustand vor der Umwandlung in Austenit".

Pearlite entsteht beim langsamen Abkühlen von Eisenlegierungen. Bainit gibt es in zwei Formen: oberes und unteres Bainit. Es wird mit Abkühlraten hergestellt, die langsamer als die Martensitbildung sind, jedoch mit einer schnelleren Abkühlrate als Ferrit und Perlit.

Das Abschrecken verhindert, dass Stahl aus Austenit in Ferrit und Zementit zerfällt. Ziel ist es, dass der Stahl die martensitische Phase erreicht.

Jedes für den Abschreckprozess verfügbare Medium hat seine eigenen Vor- und Nachteile, und es liegt an den Metallarbeitern, zu entscheiden, was für einen bestimmten Auftrag am besten ist. Dies sind einige der Optionen:

Dazu gehören Wasser, unterschiedliche Salzwasserkonzentrationen und Soda. Dies sind die schnellsten Wege, um Metalle während des Abschreckprozesses abzukühlen. Abgesehen von einer möglichen Verformung des Metalls müssen bei der Verwendung von Natronlauge auch Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden, da diese die Haut oder die Augen schädigen können.

Dies ist in der Regel die beliebteste Methode, da einige Öle Metalle immer noch schnell abkühlen können, jedoch ohne das gleiche Risiko wie Wasser oder andere Ätzmittel. Öle sind jedoch mit Risiken verbunden, da sie brennbar sind. Daher ist es für Metallarbeiter wichtig, die Grenzen der Öle, mit denen sie arbeiten, in Bezug auf Temperaturen und Lastgewichte zu kennen, um Brände zu vermeiden.

Während Druckluft üblich ist, ist Stickstoff eine weitere beliebte Option. Gase werden häufig für fertige Metalle wie Werkzeuge verwendet. Durch Einstellen des Drucks und der Einwirkung der Gase kann die Abkühlgeschwindigkeit gesteuert werden.